雖說我們經常把堆棧放在一起稱呼，但是不可否認的是，堆棧實際上是兩種數據結構：堆和棧。
堆和棧都是一種數據項按序排列的數據結構。
棧：就像裝數據的桶或箱子，它是一種具有後進先出性質的數據結構。
堆：一種經過排序的樹形數據結構，每個結點都有一個值。通常我們所說的堆的數據結構，是指二叉堆。堆的特點是根結點的值最小（或最大），且根結點的兩個子樹也是一個堆。由於堆的這個特性，常用來實現優先隊列，堆的存取是隨意，這就如同我們在圖書館的書架上取書，雖然書的擺放是有順序的，但是我們想取任意一本時不必像棧一樣，先取出前面所有的書，書架這種機制不同於箱子，我們可以直接取出我們想要的書。
二、內存分配中的棧和堆
注意：一般情況下，當我們說“堆棧”的時候，其實說的是“棧”！
一般情況下程序存放在Rom或Flash中，運行時需要拷到內存中執行，內存會分別存儲不同的信息。內存中的棧區處於相對較高的地址以地址的增長方向為上的話，棧地址是向下增長的。
棧中分配局部變量空間，堆區是向上增長的用於分配程序員申請的內存空間。另外還有靜態區是分配靜態變量，全局變量空間的；只讀區是分配常量和程序代碼空間的；以及其他一些分區。
程序的內存分配：
一個由C/C++編譯的程序占用的內存分為以下幾個部分：
1、棧區（stack）—由編譯器自動分配釋放，存放函數的參數值，局部變量的值等。其
操作方式類似於數據結構中的棧。
2、堆區（heap）—一般由程序員分配釋放，若程序員不釋放，程序結束時可能由OS（操作系統）回收。注意它與數據結構中的堆是兩回事，分配方式倒是類似於鏈表，呵呵。
3、全局區（靜態區）（static）—，全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊的，初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域，未初始化的全局變量和未初始化的靜態變量在相鄰的另一塊區域。程序結束後由系統釋放。
4、文字常量區—常量字符串就是放在這裡的。程序結束後由系統釋放。
5、程序代碼區—存放函數體的二進制代碼。
實例講解：
inta=0;全局初始化區
char*p1;全局未初始化區
intmain()
{
intb;//棧
chars[]="abc";//棧
char*p2;//棧
char*p3=//"123456";123456/0在常量區，p3在棧上。
staticintc=0；//全局（靜態）初始化區
p1=(char*)malloc(10);//分配得來得10和20字節的區域就在堆區
p2=(char*)malloc(20);
strcpy(p3,"123456");//123456/0放在常量區，編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"優化成一個地方。
}
下面詳細講解一下內存分配的幾個區：
棧：就是那些由編譯器在需要的時候分配，在不需要的時候自動清除的變量的存儲區。裡面的變量通常是局部變量、函數參數等。在一個進程中，位於用戶虛擬地址空間頂部的是用戶棧，編譯器用它來實現函數的調用。和堆一樣，用戶棧在程序執行期間可以動態地擴展和收縮。
堆：就是那些由new分配的內存塊，他們的釋放編譯器不去管，由我們的應用程序去控制，一般一個new就要對應一個delete。如果程序員沒有釋放掉，那麼在程序結束後，操作系統會自動回收。堆可以動態地擴展和收縮。
自由存儲區，就是那些由malloc等分配的內存塊，他和堆是十分相似的，不過它是用free來結束自己的生命的。
全局/靜態存儲區，全局變量和靜態變量被分配到同一塊內存中，在以前的C語言中，全局變量又分為初始化的和未初始化的（初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域，未初始化的全局變量與靜態變量在相鄰的另一塊區域，同時未被初始化的對象存儲區可以通過void*來訪問和操縱，程序結束後由系統自行釋放），在C++裡面沒有這個區分了，他們共同占用同一塊內存區。
常量存儲區，這是一塊比較特殊的存儲區，他們裡面存放的是常量，不允許修改（當然，你要通過非正當手段也可以修改，而且方法很多）
voidf(){int*p=newint[5];}
這條短短的一句話就包含了堆與棧，看到new，我們首先就應該想到，我們分配了一塊堆內存，那麼指針p呢？他分配的是一塊棧內存，所以這句話的意思就是：在棧內存中存放了一個指向一塊堆內存的指針p。在程序會先確定在堆中分配內存的大小，然後調用operatornew分配內存，然後返回這塊內存的首地址，放入棧中。
那麼該怎麼去釋放呢？
使用delete[]p，這是為了告訴編譯器：我刪除的是一個數組，VC6就會根據相應的Cookie信息去進行釋放內存的工作。
堆和棧究竟有什麼區別？
主要的區別由以下幾點：
1、管理方式不同；
2、空間大小不同；
3、能否產生碎片不同；
4、生長方向不同；
5、分配方式不同；
6、分配效率不同；
管理方式：對於棧來講，是由編譯器自動管理，無需我們手工控制；對於堆來說，釋放工作由程序員控制，容易產生memoryleak。
空間大小：一般來講在32位系統下，堆內存可以達到4G的空間，從這個角度來看堆內存幾乎是沒有什麼限制的。但是對於棧來講，一般都是有一定的空間大小的，例如，在VC6下面，默認的棧空間大小是1M（好像是，記不清楚了）。當然，我們可以修改：打開工程，依次操作菜單如下：Project->Setting->Link，在Category中選中Output，然後在Reserve中設定堆棧的最大值和commit。注意：reserve最小值為4Byte；commit是保留在虛擬內存的頁文件裡面，它設置的較大會使棧開辟較大的值，可能增加內存的開銷和啟動時間。
碎片問題：對於堆來講，頻繁的new/delete勢必會造成內存空間的不連續，從而造成大量的碎片，使程序效率降低。對於棧來講，則不會存在這個問題，因為棧是先進後出的隊列，他們是如此的一一對應，以至於永遠都不可能有一個內存塊從棧中間彈出，在他彈出之前，在他上面的後進的棧內容已經被彈出，詳細的可以參考數據結構，這裡我們就不再一一討論了。
生長方向：對於堆來講，生長方向是向上的，也就是向著內存地址增加的方向；對於棧來講，它的生長方向是向下的，是向著內存地址減小的方向增長。
分配方式：堆都是動態分配的，沒有靜態分配的堆。棧有2種分配方式：靜態分配和動態分配。靜態分配是編譯器完成的，比如局部變量的分配。動態分配由malloc函數進行分配，但是棧的動態分配和堆是不同的，他的動態分配是由編譯器進行釋放，無需我們手工實現。
分配效率：棧是機器系統提供的數據結構，計算機會在底層對棧提供支持：分配專門的寄存器存放棧的地址，壓棧出棧都有專門的指令執行，這就決定了棧的效率比較高。堆則是C/C++函數庫提供的，它的機制是很復雜的，例如為了分配一塊內存，庫函數會按照一定的算法（具體的算法可以參考數據結構/操作系統）在堆內存中搜索可用的足夠大小的空間，如果沒有足夠大小的空間（可能是由於內存碎片太多），就有可能調用系統功能去增加程序數據段的內存空間，這樣就有機會分到足夠大小的內存，然後進行返回。顯然，堆的效率比棧要低得多。
從這裡我們可以看到，堆和棧相比，由於大量new/delete的使用，容易造成大量的內存碎片；由於沒有專門的系統支持，效率很低；由於可能引發用戶態和核心態的切換，內存的申請，代價變得更加昂貴。所以棧在程序中是應用最廣泛的，就算是函數的調用也利用棧去完成，函數調用過程中的參數，返回地址，EBP和局部變量都采用棧的方式存放。所以，我們推薦大家盡量用棧，而不是用堆。
雖然棧有如此眾多的好處，但是由於和堆相比不是那麼靈活，有時候分配大量的內存空間，還是用堆好一些。
無論是堆還是棧，都要防止越界現象的發生（除非你是故意使其越界），因為越界的結果要麼是程序崩潰，要麼是摧毀程序的堆、棧結構，產生以想不到的結果,就算是在你的程序運行過程中，沒有發生上面的問題，你還是要小心，說不定什麼時候就崩掉，那時候debug可是相當困難的：）
堆和棧還有幾點不同：
1、申請後系統的響應
棧：只要棧的剩余空間大於所申請空間，系統將為程序提供內存，否則將報異常提示棧溢出。
堆：首先應該知道操作系統有一個記錄空閒內存地址的鏈表，當系統收到程序的申請時，會遍歷該鏈表，尋找第一個空間大於所申請空間的堆結點，然後將該結點從空閒結點鏈表中刪除，並將該結點的空間分配給程序，另外，對於大多數系統，會在這塊內存空間中的首地址處記錄本次分配的大小，這樣，代碼中的delete語句才能正確的釋放本內存空間。
另外，由於找到的堆結點的大小不一定正好等於申請的大小，系統會自動的將多余的那部分重新放入空閒鏈表中。
2、申請大小的限制
棧：在Windows下,棧是向低地址擴展的數據結構，是一塊連續的內存的區域。這句話的意思是棧頂的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的，在WINDOWS下，棧的大小是2M（也有的說是1M，總之是一個編譯時就確定的常數），如果申請的空間超過棧的剩余空間時，將提示overflow。因此，能從棧獲得的空間較小。
堆：堆是向高地址擴展的數據結構，是不連續的內存區域。這是由於系統是用鏈表來存儲的空閒內存地址的，自然是不連續的，而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限於計算機系統中有效的虛擬內存。由此可見，堆獲得的空間比較靈活，也比較大。
3、申請效率的比較：
棧由系統自動分配，速度較快。但程序員是無法控制的。
堆是由new分配的內存，一般速度比較慢，而且容易產生內存碎片,不過用起來最方便。
另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配內存，他不是在堆，也不是在棧是直接在進程的地址空間中保留一塊內存，雖然用起來最不方便。但是速度快，也最靈活。
4、堆和棧中的存儲內容
棧：在函數調用時，第一個進棧的是主函數中後的下一條指令（函數調用語句的下一條可執行語句）的地址，然後是函數的各個參數，在大多數的C編譯器中，參數是由右往左入棧的，然後是函數中的局部變量。注意靜態變量是不入棧的。
當本次函數調用結束後，局部變量先出棧，然後是參數，最後棧頂指針指向最開始存的地址，也就是主函數中的下一條指令，程序由該點繼續運行。
堆：一般是在堆的頭部用一個字節存放堆的大小。堆中的具體內容由程序員安排。
5、堆和棧上的內存操作越界
1>堆內存越界主要是操作的內存超過了calloc/malloc/new等在堆上分配內存函數所分配的大小，後果導致下次calloc/malloc/new的失敗，malloc失敗發生_int_malloc錯誤（引起abort）大多是這種情況引起的；
2>棧內存越界的情況大多出現在對數組的操作上，數組下標超過了數組定義的長度，後果導致覆蓋其他變量。
小結一下：
堆和棧的區別可以用如下的比喻來看出：
使用棧就象我們去飯館裡吃飯，只管點菜（發出申請）、付錢、和吃（使用），吃飽了就走，不必理會切菜、洗菜等准備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作，他的好處是快捷，但是自由度小。
使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜肴，比較麻煩，但是比較符合自己的口味，而且自由度大。
